特許 7214955 薄膜蒸着のための５族金属化合物及びそれを用いた５族金属含有薄膜の形成方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-01-23

(45)【発行日】2023-01-31

(54)【発明の名称】薄膜蒸着のための５族金属化合物及びそれを用いた５族金属含有薄膜の形成方法

(51)【国際特許分類】

   C07F 9/00 20060101AFI20230124BHJP

   H01L 21/316 20060101ALI20230124BHJP

   H01L 21/318 20060101ALI20230124BHJP

   C23C 16/18 20060101ALI20230124BHJP

   C23C 16/44 20060101ALI20230124BHJP

【ＦＩ】

C07F9/00 Z CSP

H01L21/316 X

H01L21/318 B

C23C16/18

C23C16/44

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2021106782

(22)【出願日】2021-06-28

(65)【公開番号】P2022013826

(43)【公開日】2022-01-18

【審査請求日】2021-06-28

(31)【優先権主張番号】10-2020-0080284

(32)【優先日】2020-06-30

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】521283889

【氏名又は名称】イージーティーエム カンパニー リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110000877

【氏名又は名称】弁理士法人ＲＹＵＫＡ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】リー、タエ ヨウン

(72)【発明者】

【氏名】ジ、スン ジュン

(72)【発明者】

【氏名】バイク、スン ヨウン

【審査官】三木 寛

(56)【参考文献】

【文献】韓国公開特許第１０－２０１３－００４９０２０（ＫＲ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１０／０４０７４１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特表２０１０－５０７７２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】欧州特許出願公開第０２５７３０９６（ＥＰ，Ａ１）

【文献】Dalton Transactions，2003年，Vol.23，p.4457-4465

【文献】Polyhedron，1989年，Vol.8(13-14)，p.1819-1820

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ０７Ｆ ９／００

Ｈ０１Ｌ ２１／３１６

Ｈ０１Ｌ ２１／３１８

Ｃ２３Ｃ １６／１８

Ｃ２３Ｃ １６／４４

ＣＡｐｌｕｓ／ＲＥＧＩＳＴＲＹ（ＳＴＮ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

下記化３で表され、

【化3】

Ｍは、５族金属元素の中から選択されたいずれか一つである、５族金属化合物。

【請求項2】

請求項１に記載の５族金属化合物を含む、５族金属含有薄膜蒸着用前駆体組成物。

【請求項3】

請求項１に記載の５族金属化合物を前駆体として利用して、金属有機物化学気相蒸着（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、ＭＯＣＶＤ）工程または原子層蒸着（Ａｔｏｍｉｃ ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、ＡＬＤ）工程を通して基板上に薄膜を蒸着する、５族金属含有薄膜の形成方法。

【請求項4】

前記蒸着工程は、５０～７００℃の温度範囲で遂行される、請求項３に記載の５族金属含有薄膜の形成方法。

【請求項5】

前記蒸着工程は、バブリング方式、気体相（ｖａｐｏｒ ｐｈａｓｅ）質量流量制御器（Ｍａｓｓ Ｆｌｏｗ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ、ＭＦＣ）方式、直接気体注入（Ｄｉｒｅｃｔ Ｇａｓ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ、ＤＧＩ）方式、直接液体注入（Ｄｉｒｅｃｔ Ｌｉｑｕｉｄ ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ、ＤＬＩ）方式、及び前記５族金属化合物を有機溶媒に溶解させて移動させる有機溶液供給方式の中から選択された一つの方式を通して前記５族金属化合物を前記基板へ移動させるステップを含む、請求項３に記載の５族金属含有薄膜の形成方法。

【請求項6】

前記５族金属化合物は、運搬ガスと共に前記バブリング方式または前記直接気体注入方式により前記基板上へ移動し、
前記運搬ガスは、アルゴン（Ａｒ）、窒素（Ｎ_２）、ヘリウム（Ｈｅ）、及び水素（Ｈ_２）の中から選択された一つ以上を含む混合物である、請求項５に記載の５族金属含有薄膜の形成方法。

【請求項7】

前記蒸着工程は、前記５族金属含有薄膜の形成時、水蒸気（Ｈ_２Ｏ）、酸素（Ｏ_２）、オゾン（Ｏ_３）、及び過酸化水素（Ｈ_２Ｏ_２）の中から選択された一つ以上の反応ガスを供給するステップを含む、請求項３に記載の５族金属含有薄膜の形成方法。

【請求項8】

前記蒸着工程は、前記５族金属含有薄膜の形成時、アンモニア（ＮＨ_３）、ヒドラジン（Ｎ_２Ｈ_４）、亜酸化窒素（Ｎ_２Ｏ）、及び窒素（Ｎ_２）の中から選択された一つ以上の反応ガスを供給するステップを含む、請求項３に記載の５族金属含有薄膜の形成方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、５族金属化合物及びそれを用いた金属薄膜の形成方法に関し、より詳細には、前駆体として使用される５族金属前駆体化合物及びそれを用いた５族金属含有薄膜の形成方法に関する。

【背景技術】

【0002】

電子技術が発展するにつれ、各種の電子装置に活用される電子素子の微細化、軽量化への要求が急増している。微細な電子素子を形成するために、多様な物理的、化学的蒸着方法が提案されており、このような蒸着方法によって、金属薄膜、金属酸化物薄膜または金属窒化物薄膜等、各種の電子素子を製造するための多様な研究が進行中である。

【0003】

半導体素子の製造において、５族金属化合物を含有した薄膜は、一般に、金属有機物化学気相蒸着（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、ＭＯＣＶＤ）または原子層蒸着（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、ＡＬＤ）工程を利用して形成される。

【0004】

しかし、ＭＯＣＶＤ蒸着工程に比してＡＬＤ蒸着工程は、自己制限反応（Ｓｅｌｆ－ｌｉｍｉｔｉｎｇ Ｒｅａｃｔｉｏｎ）をするため段差被覆性（Ｓｔｅｐ ｃｏｖｅｒａｇｅ）に優れ、相対的に低温工程であるため熱拡散による素子の特性低下を避けることができる。

【0005】

５族金属化合物を含有した薄膜のうち酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）の薄膜は、キャパシタ構造体で絶縁層のための高－ｋ物質として使用されてきた。近年、２つのＺｒＯ_２誘電体層の間に介在された酸化ニオブ（Ｎｂ_２Ｏ_５）薄膜が漏れ電流を非常に減少させ、ＺｒＯ_２の立方晶系／正方晶系相を安定化させることに役立つものと明らかになった。生成されるＺｒＯ_２／Ｎｂ_２Ｏ_５／ＺｒＯ_２積層物は、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）の現在の金属－絶縁体－金属（ＭＩＭ）キャパシタでさらに高いｋ値を提供する（文献［Ａｌｕｍｉｎａ，Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ Ａ ４（６），１９８６ ａｎｄ Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ８６（２００９） １７８９－１７９５］）。

【0006】

ニオブ（Ｎｂ）を含有した薄膜を蒸着するためには、蒸着工程に適した前駆体化合物を選択することが非常に重要である。代表的な５族金属含有薄膜を形成できる有機金属前駆体化合物としては、［ｐｅｎｔａｋｉｓ（ｄｉｍｅｔｈｙｌａｍｉｄｏ）ｔａｎｔａｌｕｍ、ＰＤＭＡＴ］、［（ｔｅｒｔ－ｂｕｔｙｌｉｍｉｄｏ）ｔｒｉｓ（ｄｉｅｔｈｙｌａｍｉｄｏ）ｔａｎｔａｌｕｍ、ＴＢＴＤＥＴ］、［（ｔｅｒｔ－ｂｕｔｙｌｉｍｉｄｏ）ｔｒｉｓ（ｄｉｅｔｈｙｌａｍｉｄｏ）ｎｉｏｂｉｕｍ、ＴＢＴＤＥＮ］等が知られている。しかし、ＰＤＭＡＴは固体であるため一定に昇華させて供給するには困難があり、円筒状の容器に液体を入れて気化させるか、一定の流量で注入した液体を気化させる（ｄｉｒｅｃｔ ｌｉｑｕｉｄ ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ、ＤＬＩ）装置等が半導体素子製造工程に広く使用されている。また、ＰＤＭＡＴ、ＴＢＴＤＥＴ、及びＴＢＴＤＥＮ等は、いずれも熱安定性に優れておらず、高温での使用に不利である。そこで、前記化合物は、３００℃で凹凸のある表面に均一な厚さの酸化膜を形成するための原子層蒸着（ＡＬＤ）工程には使用しにくい。

【0007】

従って、原子層蒸着（ＡＬＤ）工程に使用されるに適した前駆体化合物は、分解されずに反応チャンバーに容易に伝達され得るように低温で高い蒸気圧を有しなければならず、熱的に十分に安定していなければならず、粘性の低い液体化合物でなければならない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【文献】大韓民国公開特許公報２０２０－０００８０４８号（２０２０．０１．２２．）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

本発明の目的は、従来に使用される金属前駆体化合物の不足した部分を解決して、室温で液体であり、高い揮発性を有し、熱的に安定した５族金属化合物及びそれを含む薄膜蒸着用前駆体組成物を提供することにある。また、それを利用して良質な薄膜を蒸着する薄膜形成方法を提供することにある。

【0010】

本発明の他の目的は、下記の詳細な説明からより明確になるだろう。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明の一実施例に係る５族金属化合物は、下記化１及び化２のいずれか一つで表され得る。

【0012】

【化1】

【0013】

【化2】

【0014】

前記＜化１＞及び＜化２＞において、Ｍは、５族金属元素（バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）及びタンタル（Ｔａ））の中から選択されたいずれか一つであり、ｎは、１～５の整数の中から選択されたいずれか一つであり、Ｒ_１は、炭素数３～６の線状アルキル基及び炭素数３～６の分枝状アルキル基の中から選択されたいずれか一つである。例えば、Ｒ_１は、ｎ－プロピル基、ｉｓｏ－プロピル基、ｎ－ブチル基、ｔｅｒｔ－ブチル基、ｉｓｏ－ブチル基、ｓｅｃ－ブチル基、ｎ－ペンチル基、ｔｅｒｔ－ペンチル基、ｉｓｏ－ペンチル基、ｓｅｃ－ペンチル基、ネオペンチル基、及び３－ペンチル基の中から選択されたいずれか一つであってよい。Ｒ_２及びＲ_３は、それぞれ独立して、水素、炭素数１～４の線状アルキル基及び炭素数１～４の分枝状アルキル基の中から選択されたいずれか一つである。例えば、Ｒ_２及びＲ_３は、それぞれ独立して、水素、メチル基、エチル基、ｎ－プロピル基、ｉｓｏ－プロピル基、ｎ－ブチル基、ｓｅｃ－ブチル基、ｉｓｏ－ブチル基、及びｔｅｒｔ－ブチル基の中から選択されたいずれか一つであってよく、Ｒ_２及びＲ_３は、互いに同一の構造を有してもよい。

【0015】

本発明の一実施例に係る５族金属含有薄膜の形成方法は、化１及び化２のいずれか一つで表される５族金属化合物を前駆体として利用して、金属有機物化学気相蒸着法（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、ＭＯＣＶＤ）工程または原子層蒸着法（Ａｔｏｍｉｃ ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、ＡＬＤ）工程を通して基板上に薄膜を蒸着する。

【発明の効果】

【0016】

本発明の一実施例に係る５族金属化合物は、代表的なニオブ前駆体（ｎｉｏｂｉｕｍ Ｐｒｅｃｕｒｓｏｒ）であるＴＢＴＤＥＮ（（ｔ－ｂｕｔｙｌｉｍｉｄｏ）ｔｒｉｓ（ｄｉｅｔｈｙｌａｍｉｎｏ）ｎｉｏｂｉｕｍ（Ｖ））と比較するとき、シクロペンタジエン（ｃｙｃｌｏｐｅｎｔａｄｉｅｎｅ；ＣＰ）構造の長所で金属に電子をさらに供給することができる。安定した構造によって化合物の熱安定性が増加し、既存の同種リガンド（ｈｏｍｏｌｅｐｔｉｃ Ｌｉｇａｎｄ）である金属－アミン（Ｍｅｔａｌ－ａｍｉｎｅ）構造で異種リガンド（ｈｅｔｅｒｏｌｅｐｔｉｃ Ｌｉｇａｎｄ）構造（Ｍｅｔａｌ－Ａｌｋｏｘｉｄｅ、Ｍｅｔａｌ－ａｍｉｎｅ、Ｍｅｔａｌ－ａｌｋｙｌ）を通して蒸着工程で残余物（ｒｅｓｉｄｕｅ）の量を効果的に減少させ、高い揮発性を有する液体で工程に適用するに有利であるため原子層蒸着（ＡＬＤ）工程で安定して単一原子層を蒸着することができ、ＡＬＤ工程のｗｉｎｄｏｗ範囲を拡大することができる。

【0017】

上述の発明の効果によって、５族金属化合物を含む組成物を利用して基板上に薄膜蒸着をする場合、基板上に蒸着された薄膜の品質が改善され得る。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】実施例１に係る（（η－Ｃ_５Ｈ_５）Ｃ_５Ｈ_９）（ｔＢｕＮ）Ｎｂ（ＯｉＰｒ）_２、実施例２に係る（η－Ｃ_５Ｈ_５）（ｔＢｕＮ）Ｎｂ（ＯｉＰｒ）_２、及び比較例のＴＢＴＤＥＮの熱量分析（ＤＳＣ）の結果を示す表である。

【図2】実施例１に係る（（η－Ｃ_５Ｈ_５）Ｃ_５Ｈ_９）（ｔＢｕＮ）Ｎｂ（ＯｉＰｒ）_２、実施例２に係る（η－Ｃ_５Ｈ_５）（ｔＢｕＮ）Ｎｂ（ＯｉＰｒ）_２、及び比較例のＴＢＴＤＥＮの熱重量分析（ＴＧＡ）の結果を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明の好ましい実施例を添付の図１及び図２を参考にしてさらに詳細に説明する。本発明の実施例は、様々な形態に変形され得、本発明の範囲は、下記において説明する実施例に限定されるものと解釈されてはならない。本実施例は、当該発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者に本発明をさらに詳細に説明するために提供されるものである。従って、図面に示された各要素の形状は、より明らかな説明を強調するために誇張され得る。

【0020】

本願明細書の全体において、用語「アルキル」または「アルキル基」は、炭素数１～１２、炭素数１～１０、炭素数１～８、炭素数１～５、炭素数１～３、炭素数３～８、または炭素数３～５を有する線状または分枝状アルキル基を含む。例えば、前記アルキル基としては、メチル基、エチル基、ｎ－プロピル基（^ｎＰｒ）、ｉｓｏ－プロピル基（^ｉＰｒ）、ｎ－ブチル基（^ｎＢｕ）、ｔｅｒｔ－ブチル基（^ｔＢｕ）、ｉｓｏ－ブチル基（^ｉＢｕ）、ｓｅｃ－ブチル基（^ｓＢｕ）、ｎ－ペンチル基、ｔｅｒｔ－ペンチル基、ｉｓｏ－ペンチル基、ｓｅｃ－ペンチル基、ネオペンチル基、３－ペンチル基、ヘキシル基、イソヘキシル基、ヘプチル基、４，４－ジメチルペンチル基、オクチル基、２，２，４－トリメチルペンチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、及びこれらの異性体等が挙げられるが、これに制限されない。

【0021】

本願の一実施例に係る５族金属化合物は、下記化１及び化２のいずれか一つで表され得る。

【0022】

【化1】

【0023】

【化2】

【0024】

前記＜化１＞及び＜化２＞において、Ｍは、５族金属元素の中から選択されたいずれか一つであり、ｎは、１～５の整数の中から選択されたいずれか一つであり、Ｒ_１は、炭素数３～６の線状アルキル基及び炭素数３～６の分枝状アルキル基の中から選択されたいずれか一つであり、Ｒ_２及びＲ_３は、それぞれ独立して、水素、炭素数１～４の線状アルキル基及び炭素数１～４の分枝状アルキル基の中から選択されたいずれか一つである。

【0025】

より具体的に、Ｍは、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）またはタンタル（Ｔａ）の中から選択されたいずれか一つであってよい。また、Ｒ_１は、ｎ－プロピル基、ｉｓｏ－プロピル基、ｎ－ブチル基、ｔｅｒｔ－ブチル基、ｉｓｏ－ブチル基、ｓｅｃ－ブチル基、ｎ－ペンチル基、ｔｅｒｔ－ペンチル基、ｉｓｏ－ペンチル基、ｓｅｃ－ペンチル基、ネオペンチル基、及び３－ペンチル基の中から選択されたいずれか一つであってよい。また、Ｒ_２及びＲ_３は、それぞれ独立して、水素、メチル基、エチル基、ｎ－プロピル基、ｉｓｏ－プロピル基、ｎ－ブチル基、ｓｅｃ－ブチル基、ｉｓｏ－ブチル基、及びｔｅｒｔ－ブチル基の中から選択されたいずれか一つであってよく、Ｒ_２とＲ_３が同一の構造を有してもよい。

【0026】

より具体的に、化１で表される５族金属化合物は、下記化３で表される５族金属化合物であってよい。

【0027】

【化3】

【0028】

前記化３において、Ｍは、５族金属元素の中から選択されたいずれか一つであり、前記化１において説明したものと同一である。

【0029】

また、化２で表される５族金属化合物は、下記化４で表される５族金属化合物であってよい。

【0030】

【化4】

【0031】

本発明の一実施例に係る５族金属化合物は、５族金属とシクロペンタジエン（ｃｙｃｌｏｐｅｎｔａｄｉｅｎｅ）が直接連結された構造を有する。本発明の一実施例に係る５族金属化合物は、シクロペンタジエン（ｃｙｃｌｏｐｅｎｔａｄｉｅｎｅ）から金属に電子がより容易に供給され得、構造的により安定した状態を維持し得るところ、熱安定性に優れる。従って、本発明の一実施例に係る５族金属化合物を利用して薄膜を形成するとき、蒸着工程で発生する残余物の量を減少させることができる。また、液体工程に適用するに容易であるので、原子層蒸着（ＡＬＤ）工程に活用され得る。

【0032】

また、本発明の一実施例に係る５族金属化合物は、５族金属が一つの窒素原子と二重結合をなし、二つの酸素原子とそれぞれ単一結合をなす。５族金属、例えば、ニオブ（Ｎｂ）と酸素原子（Ｏ）の結合エネルギー（Ｂｏｎｄｉｎｇ Ｅｎｅｒｇｙ）がニオブ（Ｎｂ）と窒素原子（Ｎ）との間の結合エネルギーより大きい。従って、５族金属に一つの窒素原子と二重結合をなし、二つの窒素原子とそれぞれ単一結合をなすことで５族金属と３個の窒素原子が連結された化合物と比較して、本発明の一実施例に係る５族金属化合物は、熱安定性にさらに優れる。

【0033】

以下においては、本発明に係る５族金属化合物について下記実施例を通してさらに詳細に説明する。しかし、これは、本発明の理解を助けるために提示されるものであるだけで、本発明は、下記実施例に制限されるものではない。

【0034】

実施例１：（（η－Ｃ_５Ｈ_５）Ｃ_５Ｈ_９）（ｔＢｕＮ）Ｎｂ（ＯｉＰｒ）_２の製造

【0035】

火炎乾燥された５００ｍＬシュレンクフラスコで、ビス（ジエチルアミド）（ｔｅｒｔ－ブチルイミド）（シクロペンチルシクロペンタジエン）ニオブ（（η－Ｃ_５Ｈ_５）Ｃ_５Ｈ_９）（ｔＢｕＮ）Ｎｂ（ＮＥｔ_２）_２ ２０ｇ（０．０４５３ｍｏｌ、１当量）とヘキサン（ｎ－ｈｅｘａｎｅ）１５０ｍＬを仕込んだ後、室温で撹拌させた。前記フラスコにイソプロピルアルコール（Ｃ_３Ｈ_７ＯＨ）５．９９ｇ（０．０９９７ｍｏｌ、２．２当量）を－２０℃以下で滴下した後、反応溶液を常温で１２時間撹拌させた。反応溶液を減圧下で溶媒を除去し、減圧下で蒸留して（（η－Ｃ_５Ｈ_５）Ｃ_５Ｈ_９）（ｔＢｕＮ）Ｎｂ（ＯｉＰｒ）_２で表される淡黄色液体化合物１８．７３ｇ（収率９８％）を収得した。

【0036】

実施例２：（η－Ｃ_５Ｈ_５）（ｔＢｕＮ）Ｎｂ（ＯｉＰｒ）_２の製造

【0037】

火炎乾燥された５００ｍＬシュレンクフラスコで、ビス（ジエチルアミド）（ｔｅｒｔ－ブチルイミド）（シクロペンタジエン）ニオブ（η－Ｃ_５Ｈ_５）（ｔＢｕＮ）Ｎｂ（ＮＥｔ_２）_２ １１ｇ（０．０２９ｍｏｌ、１当量）とヘキサン（ｎ－ｈｅｘａｎｅ）１５０ｍＬを仕込んだ後、室温で撹拌させた。前記フラスコにイソプロピルアルコール［Ｃ_３Ｈ_７ＯＨ］３．８ｇ（０．０６３ｍｏｌ、２．２当量）を－２０℃以下で滴下した後、反応溶液を常温で１２時間撹拌させた。反応溶液を減圧下で溶媒を除去し、減圧下で蒸留して（η－Ｃ_５Ｈ_５）（ｔＢｕＮ）Ｎｂ（ＯｉＰｒ）_２で表される淡黄色液体化合物９ｇ（収率９０％）を収得した。

【0038】

実験例：熱分析

【0039】

類似した条件下で、比較例としてＴＢＴＤＥＮ（（ｔ－ｂｕｔｙｌｉｍｉｄｏ）ｔｒｉｓ（ｄｉｅｔｈｙｌａｍｉｎｏ）ｎｉｏｂｉｕｍ（Ｖ））、実施例１の（（η－Ｃ_５Ｈ_５）Ｃ_５Ｈ_９）（ｔＢｕＮ）Ｎｂ（ＯｉＰｒ）_２及び実施例２の（η－Ｃ_５Ｈ_５）（ｔＢｕＮ）Ｎｂ（ＯｉＰｒ）_２に対する熱特性を検討するために、示差走査熱量測定（ＤＳＣ、ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｓｃａｎｎｉｎｇ ｃａｌｏｒｉｍｅｔｒｙ）及び熱重量分析（ＴＧＡ、ｔｈｅｒｍｏｇｒａｖｉｍｅｔｉｃ ａｎａｌｙｓｉｓ）を遂行した。熱重量装置を水分及び酸素含量が１ｐｐｍ未満に維持された窒素グローブボックスに貯蔵させた。サンプル１５ｍｇを坩堝に入れることで熱重量分析を遂行した。その後、サンプルを３５℃から３５０℃に１０℃／分の温度傾きで加熱した。質量損失を坩堝温度の関数としてモニタリングした。ＤＳＣ分析による比較例、実施例１及び実施例２の分解温度（ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ、Ｔｄ）を図１に示した。また、ＴＧＡ分析によるグラフ結果を図２に示した。図１及び図２を参照すると、実施例１により製造された（（η－Ｃ_５Ｈ_５）Ｃ_５Ｈ_９）（ｔＢｕＮ）Ｎｂ（ＯｉＰｒ）_２と実施例２により製造された（η－Ｃ_５Ｈ_５）（ｔＢｕＮ）Ｎｂ（ＯｉＰｒ）_２が比較例であるＴＢＴＤＥＮよりさらに熱的に安定したことを確認することができる。これより、実施例１の（（η－Ｃ_５Ｈ_５）Ｃ_５Ｈ_９）（ｔＢｕＮ）Ｎｂ（ＯｉＰｒ）_２と実施例２の（η－Ｃ_５Ｈ_５）（ｔＢｕＮ）Ｎｂ（ＯｉＰｒ）_２が蒸気相前駆体として使用するにさらに効果的であることが分かる。

【0040】

以下においては、本発明の一実施例に係る５族金属含有薄膜の形成方法を説明する。

【0041】

本発明の一実施例に係る５族金属含有薄膜の形成方法は、本発明の一実施例に係る５族金属化合物を前駆体として利用する蒸着工程を通して基板上に薄膜を蒸着する。

【0042】

蒸着工程は、原子層蒸着（ＡＬＤ）工程または化学蒸着（ＣＶＤ）工程、例えば、有機金属化学蒸着（ＭＯＣＶＤ）工程でなされ得る。前記蒸着工程は、５０～７００℃で実施され得る。

【0043】

まず、化１及び化２のいずれか一つで表される５族金属化合物を基板上へ移送させる。例えば、５族金属化合物は、バブリング方式、ガス相（ｖａｐｏｒ ｐｈａｓｅ）質量流量制御器（ｍａｓｓ ｆｌｏｗ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）方式、直接気体注入（Ｄｉｒｅｃｔ Ｇａｓ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ、ＤＧＩ）方式、直接液体注入（Ｄｉｒｅｃｔ Ｌｉｑｕｉｄ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ、ＤＬＩ）方式、有機溶媒に溶解して移送する液体移送方式等により基板上に供給され得るが、これに制限されるものではない。

【0044】

より具体的に、５族金属化合物は、アルゴン（Ａｒ）、窒素（Ｎ２）、ヘリウム（Ｈｅ）、及び水素（Ｈ２）の中から選択された一つ以上を含む運搬ガス（ｃａｒｒｉｅｒ ｇａｓ）または希釈ガスと混合して、バブリング方式または直接気体注入方式で基板上へ移送させる。

【0045】

一方、蒸着工程は、５族金属含有薄膜を形成するとき、水蒸気（Ｈ_２Ｏ）、酸素（Ｏ_２）、オゾン（Ｏ_３）、及び過酸化水素（Ｈ_２Ｏ_２）の中から選択された一つ以上の反応ガスを供給するステップを含むことができる。また、蒸着工程は、５族金属含有薄膜を形成するとき、アンモニア（ＮＨ_３）、ヒドラジン（Ｎ_２Ｈ_４）、亜酸化窒素（Ｎ_２Ｏ）、及び窒素（Ｎ_２）の中から選択された一つ以上の反応ガスを供給するステップを含むことができる。これを通して、基板上に形成された金属含有薄膜は、５族金属酸化物膜であるか、５族金属窒化物膜であってよい。

【0046】

以上、本発明を実施例を通して詳細に説明したが、これと異なる形態の実施例も可能である。それゆえ、以下に記載の請求項の技術的思想と範囲は、実施例に限定されない。

【図1】

【図2】